Досягнення високоякісного зміцнення зуб за зубом великих зубчастих коліс за допомогою індукційного нагріву
У обробній промисловості великі шестерні відіграють важливу роль у різних сферах застосування, таких як важке машинобудування, вітрові турбіни та промислове обладнання. Щоб забезпечити їх довговічність і ефективність, важливо застосувати процес загартування зубів шестерень. Одним із найефективніших методів досягнення зубчастого зміцнення великих передач є індукційне нагрівання.
Індукційний нагрів це процес, який використовує електромагнітну індукцію для швидкого нагрівання поверхні зубців шестерні. При подачі на котушку змінного струму високої частоти створюється магнітне поле, яке викликає вихрові струми на поверхні зуба шестерні. Ці вихрові струми створюють локалізоване нагрівання, дозволяючи точне та контрольоване зміцнення кожного окремого зуба.
Гартування зуб за зубом за допомогою індукційного нагрівання має ряд переваг перед іншими методами гартування. По-перше, він забезпечує рівномірний розподіл твердості по зубцях шестерні, що призводить до покращення зносостійкості та здатності до навантаження. Це особливо важливо для великих передач, які піддаються великим навантаженням і важким умовам експлуатації.
По-друге, індукційне нагрівання забезпечує селективне загартування, тобто нагріваються лише зубці шестерні, тоді як решта шестерні залишається відносно незмінною. Це мінімізує ризик викривлення або деформації, які можуть виникнути при інших методах термічної обробки, які передбачають нагрівання всього механізму. Точний контроль над процесом нагрівання забезпечує цілеспрямоване загартування, що призводить до отримання високоякісного механізму зі стабільними розмірами.
Індукційне зміцнення зубчастих коліс дрібних, середніх і великих розмірів виконується позубним або окружним методом. Залежно від розміру зубчастого колеса, необхідного зразка твердості та геометрії, зубчасті колеса піддаються індукційному гартуванню, оточуючи всю шестерню котушкою (так зване «загартування зубчастих коліс обертанням»), або для більших шестерень, нагріваючи їх «зуб за зубом». , де можна досягти більш точного результату гартування, хоча процес відбувається набагато повільніше.
Зуб за зубом Гартування великих шестерень
Метод «зуб за зубом» можна виконати двома альтернативними техніками:
«Tip-by-tip» застосовує одноразовий режим нагрівання або режим сканування, індуктор охоплює тіло одного зуба. Цей метод використовується рідко, оскільки він не забезпечує необхідної втомної та ударної міцності.
Більш популярна методика зміцнення «зазор за зазором» застосовує тільки режим сканування. Це вимагає, щоб індуктор був симетрично розташований між двома боками сусідніх зубів. Швидкість сканування індуктора зазвичай становить від 6 мм/с до 9 мм/с.
Використовуються дві техніки сканування:
– індуктор нерухомий, а шестерня рухома
– зубчасте колесо нерухоме, а індуктор рухомий (більш популярний при гартуванні великогабаритних зубчастих коліс)
Індуктор індукційного зміцнення
Геометрія індуктора залежить від форми зубів і необхідної моделі твердості. Індуктори можуть бути розроблені для нагрівання лише кореня та/або бокової частини зуба, залишаючи кінчик і серцевину зуба м’якими, міцними та пластичними.
Імітація допомагає запобігти перегріву
При розробці процесів зміцнення зубчастого колеса зуб за зубом особливу увагу слід приділяти електромагнітним ефектам торця/краю та здатності забезпечити необхідний малюнок у кінцевих областях зубчастого колеса.
Під час сканування зуба шестерні температура розподіляється в коренях і боках шестерні досить рівномірно. У той же час, оскільки вихровий струм робить зворотний шлях через бік і, зокрема, через кінчик зуба, необхідно вжити належних заходів, щоб запобігти перегріванню областей кінчика зуба, зокрема на початку та в кінці сканування зміцнення. . Моделювання може допомогти запобігти цим небажаним ефектам до розробки процесу.
Приклад моделювання
Сканування зуба зубом зубчастого колеса гартуючого корпусу при 12 кГц.
Розпилювальне охолодження також імітується, але не видно на зображеннях результатів. Охолоджуючий ефект застосовується до верхньої та бічних поверхонь двох зубів, а також переміщення зони охолодження за індуктором.
3D Гартований профіль сірого кольору:
Вертикальний зріз 2D зміцненого профілю: CENOS дозволяє легко візуалізувати, як зміцнений профіль стає глибшим, якщо потужність не зменшується або не вимикається в кінці передачі. 
Щільність струму на шестерні:
Крім того, індукційне нагрівання забезпечує швидке нагрівання та охолодження, скорочуючи загальний час обробки порівняно зі звичайними методами. Це особливо вигідно для великих передач, оскільки допомагає підвищити ефективність виробництва та знизити витрати.
Для досягнення позубного зміцнення великих зубчастих коліс за допомогою індукційного нагріву потрібне спеціальне обладнання. Система індукційного нагріву зазвичай складається з джерела живлення, котушки або індуктора та системи охолодження. Шестерня розташовується в котушці, і джерело живлення активується для генерації необхідного тепла. Параметри процесу, такі як потужність, частота та час нагрівання, ретельно контролюються для досягнення бажаного профілю твердості.
На закінчення можна сказати, що позубне зміцнення великих зубчастих коліс з використанням індукційного нагріву є високоефективним і ефективним методом. Він забезпечує рівномірний розподіл твердості, вибіркове загартування та швидку обробку, що забезпечує високоякісні та довговічні зубчасті колеса. Якщо ви берете участь у виробництві великих зубчастих коліс, розгляд використання індукційного нагріву для загартування зуба за зубом може значно підвищити продуктивність і довговічність ваших виробів.
